Kakšna je vloga vode v človeški celici?

Dobesedno od otroštva vsakdo ve, da nam voda igra zelo pomembno vlogo. Higiena, čiščenje, pitje - vsak od teh integralnih elementov življenja je povezan z vodo. Otrok se postopoma preučuje o vlogi vode v celici. Morda že od tega trenutka postane jasno, kako velik je njegov pomen: brez vodnega življenja samega je nepredstavljivo. Zaradi svojih lastnosti omogoča delovanje kompleksnih organizmov.

Struktura molekule

Vloga vode v življenju celice je neposredno povezana z značilnostmi njegove strukture. Vsi poznajo formulo glavne tekočine našega telesa. Vsak molekula vode sestoji iz enega atoma kisika in dveh atomov vodika. Združeni so v eni celini skozi polarno kovalentne vezi, ki temelji na nastanku skupnega elektronskega para za dva atoma. Značilna lastnost molekul vode je njegova električna asimetrija. Atomi kisika so bolj elektronegativi, močneje privlači elektrone vodikovih atomov. Posledica tega je premik splošnih parov elektronov proti atomu kisika.

Dipol

Vloga vode v celici je odvisna od značilnosti snovi. Zaradi premika celotnega para elektrona pridobiva polarizacijo. Vodne molekule označen z dvema poloma: vsak atom vodika ima delno pozitivni naboj in kisika - delna negativna. Skupaj ustvarjajo nevtralno molekulo.

Tako je vsaka strukturna enota vode dipol. Posebnost strukture molekule določa naravo povezave med sosednjimi strukturami. Atoma vodika drugih molekul privlačijo delno negativni atom kisika. Med njimi nastajajo tako imenovane vodikove vezi. Vsaka molekula vode teži tako s štirimi sosedami. Vse nianse omenjene strukture določajo biološko vlogo vode v celici.

Značilnosti

Vodikove vezi, značilne za molekule vode, določajo številne njene lastnosti. Povezave med atomi kisika in vodika so še posebej močne, da bi jih zlomile, je potrebno porabiti impresivno količino energije. Kot rezultat, ima voda visoko temperaturo vrelišča, kot tudi taljenje in uparjenje. Med podobnimi snovmi je voda edina snov, prisotna na Zemlji hkrati v treh agregatnih stanjih. Vloga vode v celici temelji na tej posebnosti.

Interakcija s hidrofilnimi snovmi

Značilna sposobnost vodnih delcev, da tvorijo vodikove vezi, omogoča, da tekočina v telesu raztopi veliko spojin. Take snovi se imenujejo hidrofilne, torej "prijazne" vodi. Te vključujejo ionske spojine: soli, baze in kisline. Število hidrofilnih snovi vključuje neionske spojine z polariteto. Njihove molekule vsebujejo napolnjene skupine. To so aminokisline, sladkorji, preprosti alkoholi in nekatere druge spojine.
Vloga vode v vitalni aktivnosti celice se zmanjša na ustvarjanje okolja, potrebno za pospešitev vseh reakcij. Rešitev je stanje snovi, v kateri se lahko vse svoje molekule gibljejo veliko bolj prosto, to pomeni, da je sposobnost reagiranja veliko višja kot v običajni obliki.

Zaradi teh lastnosti je voda postala glavni medij za pretok velike večine kemičnih reakcij. Poleg tega se na primer hidroliza in celoten niz oksidacijsko-redukcijskih procesov izvajajo le z neposrednim sodelovanjem glavne tekočine celice.

Reagent

Velika vloga vode v življenju celice je nesporna. Sodeluje pri vseh pomembnih procesih. Na primer, voda je potrebna za fotosintezo. Ena od njegovih faz, fotolizo vode, je ločiti vodikove atome in jih vključiti v dobljeni organske spojine. Hkrati se sprosti sproščeni kisik v ozračje.

Vloga vode v človeških in živalskih celicah je povezana z že omenjeno hidrolizo, uničevanje snovi z dodatkom vode. Ena od najpomembnejših reakcij te vrste v celici je razgradnja ATP molekule, ki se pojavi s sproščanjem energije, ki se uporablja za druge vitalne procese.

Interakcija s hidrofobnimi snovmi

Nekateri proteini, pa tudi maščobe in nukleinske kisline se sploh ne raztopijo v vodi, ali je ta postopek zelo težak. Takšne snovi imenujemo hidrofobna, to je "plašna" voda. Vloga vode v celici in telesu je povezana tudi z njeno interakcijo s podobnimi spojinami.

Molekule vode se lahko ločijo hidrofobne snovi iz tekočine samega. Zato se oblikujejo tako imenovane vmesne površine. Na njih se izvajajo številne kemične reakcije. Torej, to je posledica interakcije fosfolipidov, ki sestavljajo celično membrano, z vodo tvorjen lipidni dvosloj.

Toplotna zmogljivost

Biološka vloga vode v celici je tudi njegova udeležba pri termoregulaciji. Toplotna zmogljivost vode je precej visoka. To pomeni, da ko absorbira impresivno količino toplotna energija temperatura vode se nekoliko spreminja. Ta lastnost pomaga vzdrževati konstantno temperaturo znotraj celice, ki je potrebna za normalni pretok številnih procesov in ohranjanje stalnosti notranjega okolja.

Enotna porazdelitev toplote

Druga značilnost vode je toplotna prevodnost. Pomaga tudi ohranjati kontinuiteto notranjega okolja. Voda lahko nosi impresivno količino toplote iz mesta telesa, kjer je v prekomerni meri, tistim celicam in tkivam, ki mu manjkajo.

Poleg tega se termoregulacija izvaja na račun izhlapevanje vode. Hlajenje je posledica dejstva, da je treba med prehodom iz enega agregatnega stanja v drugega uničiti vodikove vezi. In za to, kot smo že omenili, je potrebna večja energija.

Hidrostatični skelet

Vloga vode v življenju celice se ne konča. Glavna telesna tekočina ima še eno lastnost: praktično se ne konkurira. Ta značilnost omogoča vodo, da igra vlogo hidrostatičnega skeleta v celici. Voda ustvarja turgorski tlak, s čimer določi lastnosti celic in tkiv, kot so razsuti in elastični. V tem smislu je enostavno razumeti vlogo vode v celici, če pogledate drevesa. Običajna oblika listov nastane zaradi povečanega pritiska v celicah. V organskem svetu je veliko podobnih primerov. Na primer, poznana oblika meduz ali okrogle črke podpira tudi hidrostatični skelet. Izguba vode s celicami vodi do povratnih procesov. Oblika se spremeni: listi zbledijo, plodovi nagubajo, koža izgubi elastičnost.

Sodelovanje pri prevozu snovi

Molekule vode z vodikovimi vezmi se lahko povezujejo ne samo med seboj, ampak tudi z drugimi snovmi. Kot rezultat te interakcije, površinska napetost, igra pomembno vlogo pri prevozu snovi v telesu. Tako je učinek kohezije (adhezija molekul pod delovanjem sila privlačnosti, in v primeru vodnih vezi skozi vodik) gibanje hranil v rastlinskih kapilarah. Zaradi te lastnosti voda vstopi v rastlino iz tal skozi korenine.

Tudi moč površinske napetosti omogoča kapilarni pretok krvi pri živalih in ljudeh. Voda sodeluje pri gibanju snovi in ​​odstranjevanju produktov razpadanja iz telesa.

Izkazalo se je, da je odgovor na vprašanje "kakšna je vloga vode v celici?" Precej nedvoumna - ogromna je. Zaradi osnovnih lastnosti molekulske strukture te tekočine so možni vsi osnovni procesi, brez katerih je življenje nepredstavljivo. Voda pomaga povečati reaktivnost snovi, podpira obliko celic in organov, sodeluje pri zagotavljanju vseh potrebnih, del mnogih kemičnih reakcij. Voda je vir življenja in zagotovo ni metafora. Vsi glavni procesi metabolizma so povezani z njo, prav tako temelji na interakciji različnih spojin. Zaradi teh lastnosti je voda snov, ki jo najprej iskali med raziskovanjem drugih planetov, da bi razumeli, ali so primerni za življenje.